Поцинковане и аноден процес
LLC "Арбат", Толиати
Ако не вземем предвид специални видове поцинковане (отлагане на цинк чрез метода на "триене" и др.), За масово поцинковане на голямо разнообразие от части се използват 2 основни вида разтворими аноди: - плочи от валцувани цинкови листове и насипни от ляти цинкови сфери (топки). Желателно е да се използват анодни цинкови марки Ts-0 или Ts-1, за да се избегне замърсяване на електролитите с примеси. Използват се и неразтворими аноди от материали, които са химически устойчиви на електролити.
Анодите под формата на валцовани или ляти цинкови плочи са подходящи за киселинни и алкални електролити в малък мащаб. Значителен недостатък на ламелните аноди е необходимостта от завинтване на метална контактна кука към всеки анод, за да се окачи анода във ваната. Необходимо е да изберете правилния метал за куката и болта.
За алкални електролити анодната кука и болтът трябва да бъдат направени от обикновена мека стомана. Стоманеният болт и куката няма да корозират в алкален електролит и могат да се използват многократно.
За киселинни електролити е най-добре да използвате титаниева кука и болт. Тогава няма да има проблеми с корозията на този възел. Титанът обаче не винаги е под ръка. Могат да се използват месингови/медни куки и болтове, но е необходимо болтовата връзка на куката с анода да се повдигне над нивото на електролита с 50-70 мм, за да се предотврати разтварянето му.
Характерът на разтварянето на ламелните аноди е показан на фиг.1.
Ориз. 1. Външен вид на ламеларния анод.
A - нов анод, B и C - докато се разтваря.
От фиг. 1, очевидно е, че когато анодът се задейства, неговите размери и площ намаляват, което се отразява негативно на анодния процес (вижте отговора на Kharlamov V.I.) и равномерността на цинковото покритие, особено вслабо киселинни електролити, чиято разсейваща способност вече е малка. Анодът в състояние "C" (фиг. 1) трябва да се смени с нов. Остатъкът от така нареченото "източване" на анода може да се използва в анодната кошница, която трябва да бъде предвидена в оборудването на ваната за поцинковане, за да се избегне загубата на цинк.
Насипни (контейнерни) аноди.
Най-доброто решение на анодните проблеми при поцинковане е използването на насипни (контейнерни) аноди. Материалът на анода в този случай е отлети сферични или полусферични цинкови топчета Ø50mm.
В анодните кошници, докато се разтварят, цинковите топчета падат в дъното на кошницата, правейки място за добавяне на нови топчета отгоре. За разлика от ламелните аноди, винаги има достатъчно аноден метал в дъното на коша, за да се осигури протичане на ток по цялата дълбочина на ваната и по-добро разпределение на покритието върху катода. В кошниците цинкът се използва практически без отпадъци.
Трябва също да се отбележи, че активната повърхност на насипните аноди може да бъде значително по-голяма в сравнение с ламеларните аноди. Това прави възможно съответното увеличаване на тока към ваната без страх от пасивиране на анодите и по този начин ускоряване на катодния процес.
За алкални електролити за галванизиране анодните кошове са направени от обикновена мека стомана, която е абсолютно стабилна в алкални електролити. При никакви обстоятелства анодните кошове не трябва да бъдат направени от неръждаема стомана или други метали. Анодните кошници, в допълнение към задържането на разтворими цинкови топки, изпълняват функцията на неразтворим анод, който донякъде ограничава прекомерното разтваряне на цинк по време на електролиза. В същото време стоманените кошници могат да служат без подмяна в продължение на много години.
Платнени торбички за улавяне на анодна утайка в алкална средане се отнасят за електролити за галванизиране. Анодна утайка и други механични примеси, неизбежно образувани по време на поцинковане, се отстраняват от електролита чрез непрекъснато филтриране със скорост около 1 обем електролит на час. За филтриране трябва да се използва полипропиленова тъкан под формата на сменяеми торбички в размер на 0,5-1m2 филтрираща повърхност на 1m3 електролит. Филтърните торбички могат да се използват повторно с периодично измиване. Дизайнът на филтъра може да бъде всеки.
Много е лесно да се поддържа дадена концентрация на цинк в алкален електролит, въпреки разликата в скоростите на разтваряне при анода и отлагането при катода на цинка. Достатъчно е веднъж на ден да се следи аналитично цинкът в работната вана и ако цинкът във ваната расте, тогава част от анодните кошове с цинк - до 30% - трябва да се сменят с обикновени стоманени неразтворими анодни плочи. Притокът на цинк във ваната ще намалее и концентрацията му ще се стабилизира. Ако цинкът в електролита спадне, тогава, напротив, броят на неразтворимите стоманени аноди трябва да се намали и / или кошниците трябва да се напълнят с цинкови топки.
При нормално натоварване на ваната за поцинковане на 2 смени (16 часа на ден) не е необходимо да се отстраняват цинковите аноди от ваната за поцинковане през нощта. Поради химичното разтваряне на цинка концентрацията му в празната вана ще се повиши с 1-2 g/l за 8-10 часа, което е допустимо и не нарушава последващата работа на ваната.
Повече от 35 години опит в работата на алкални електролити с насипни аноди в Волжския автомобилен завод показа простотата и надеждността на поддържането на цинк във ваната на дадено ниво по този начин. Никога не е било необходимо да се коригира ваната за поцинковане с цинков оксид.
За справка: повече от 10 завода за поцинковане салкален електролит с общ електролитен обем над 250 000 литра и една слабокиселинна галванична инсталация с електролитен обем 12 000 литра. Във всички вани се използват насипни аноди от цинкови топчета Ø50mm.
Въпреки това, в някои "форсмажорни" случаи, когато е необходимо бързо да се повиши концентрацията на цинк в електролита, изчисленото количество цинков оксид трябва първо да се разтвори в концентрирана (300-400 g / l) основа, загрята до 50-60ºС и след охлаждане да се добави към ваната за поцинковане. Цинковият оксид никога не трябва да се добавя директно към електролита за поцинковане поради слабата му разтворимост. Няма да направи нищо друго освен излишната утайка. По същата причина, за да се увеличи концентрацията на цинк в електролита, не трябва да се добавя цинков прах (фин прах от цинк) във ваната. Понякога цинковият прах се въвежда в алкалния електролит за поцинковане в количество 1-2 g/l за съвсем друга цел - за почистването му от примеси. След 2-3 часа разбъркване електролитът с прах се утаява, утаеният цинков прах се филтрира и изхвърля.
За киселинни (слабо киселинни) електролити за галванизиране анодните кошници са изработени от титан, който поради оксидния филм на повърхността му е стабилен в тази среда. Титановите кошници могат да служат без подмяна и ремонт в продължение на много години.
При киселинни електролити трябва да се поставят полипропиленови капаци върху анодните кошове, за да се улови анодната утайка, тъй като полипропиленовата тъкан не пречи на нормалното разтваряне на цинка и навлизането му в електролита. Наличието на платнени капаци на анодите не изключва необходимостта от непрекъснато филтриране на електролита. Тъй като анодният цинк в слабо киселинни електролити се разтваря почти еквивалентно на неговото катодно отлагане, концентрацията на цинк във ванатамалки промени. Титанът в киселинните електролити има пасивен филм и ролята му в анодния процес е малка.
От гореизложеното следва, че насипните аноди за алкални и слабо киселинни електролити за галванизиране са много успешно техническо решение, което може значително да опрости целия производствен процес, да намали разходите и да подобри качеството на покритията.